您现在的位置: 通信界 >> 通信电源 >> 技术正文  
 
阀控铅酸蓄电池的运行维护
[ 通信界 / 陈月辉 / www.cntxj.net / 2010/11/28 20:05:01 ]
 
  阀控铅酸蓄电池广泛应用于需要不间断供电的场合,如果使用或维护不当,经常会导致蓄电池组中个别蓄电池的早期失效甚至整组蓄电池的失效。早期失效的个别蓄电池在系统投入使用时,会严重影响整个电池组的放电容量,甚至会导致整个供电系统的崩溃。因此,为保证在交流电失电时用电设备不间断供电,避免蓄电池在长期使用过程中因个别电池失效而引发断电的危险,对蓄电池进行实时在线监测、故障诊断和定期维护是一项十分重要的工作。目前蓄电池的状态监测仪器都是在浮充状态下实现对蓄电池的端电压测量的,虽然能准确反映运行中蓄电池的端电压和电池的温度,但靠电池的端电压是不能反映电池的实际容量的,也无法及时发现存在故障的失效电池,因此必须定期对电池进行核对性放电维护,确保蓄电池始终处于良好的状态。
、蓄电池的充电方式
  充电模块对蓄电池提供的充电模式有:均衡充电/恒压充电/恒流充电/浮充电等模式,新电池启用时需使用均衡充电对蓄电池充满电,当单体电池端电压充到2.35-2.38V时充电模块自动转为浮充电,补充电池内部自放电损失的能量,当被供电系统交流电源停电时需要蓄电池有大电流输出, 而充电模块仅能提供其额定电流的110-130%,其余电流都由蓄电池提供。交流电源恢复后蓄电池电能放出的电能得到补充,充电模块自动进入快速充电,当蓄电池的充电电流≤0.01C10(C10为蓄电池10小时放电时的电流),充电模块自动转为浮充电,从而使电池放电后再恢复时能够快速准确地补足放出的电能,系统自动维持电池在最佳的状态下运行。
二、阀控铅酸电池(VRLA工作原理
  阀控蓄电池的工作原理,与传统的铅酸蓄电池基本一样,它的正极活性物质是二氧化铅(PbO2),负极活性物质是海绵状金属铅(pb),电解液是稀硫酸(H2SO4),其反应方程式如下:
   Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
  阀控电池在结构、材料上作了重要的改进,正极板采用铅钙合金或铅镉合金、低锑合金,负极板采用铅钙合金,隔板采用超细玻纤隔板,并采用精密装配和贫液设计工艺技术,整个电池反应密封在塑料电池壳内,出气孔上加上单向的安全阀。这种电池结构,在规定充电方式下进行充电时,正极析出的氧(02),可通过隔板通道传送  到负极板表面,还原为水(H2O)。
  这是阀控电池特有的内部氧循环反应机理,这种充电过程,电解液中的水几乎不损失,使电池在使用过程中达到不需加水(免维护)的目的。
三、阀控蓄电池的维护
(1)   温度与容量的关系
  依据我国标准,阀控式密封铅酸蓄电池放电时,若温度不是标准温度(25℃),则需将实测容量换算成标准的实际容量Ce:
Ce=Cr/[1+K(t-25)]
式中:C r——非标准温度下电池放电容量;
        t——放电的环境温度;
        K——温度系数,10小时率容量试验时K=0.006/℃,3小时率容量试验时K=0.008/℃,2小时率容量试验时K=0.0085/℃,1小时率容量试验时K=0.01/℃。
例如:一个标称100AH的电池,以10小时率放电,在不同的环境温度条件下按照温度换算公式计算,电池容量如表1:
表1 在不同温度下电池的容量 :
温度(℃)
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
容量(Ah)
57.5
61.8
66
70.3
74.5
79
83
温度(℃)
10
15
20
25
30
35
40
容量(Ah)
87.5
91.5
96
100
104.3
108.5
110.3
  从表不难看出,阀控式蓄电池的容量是随着温度的变化而变化的,维护人员在核对性放电时,要按照温度换算公式对电池容量进行修正,否则较低时就会将电池过放电而损坏电池。有条件时将蓄电池环境温度保持在22℃~25℃以内。
(2)充放电与电池寿命和容量的关系
a. 充放电与寿命的关系
  对阀控式铅酸蓄电池的维护需要严格控制充电电流,才能使该蓄电池达到最优的性能和最长的使用寿命,好的UPS充电系统能使电池保持最佳的充电方式。蓄电池放电时应监控好放电电流和放电电压,电池放电的终止电压与电池的放电率相关(见表2),禁止电池过充(放)电。国内外大量研究的结果表明,充放电方式决定了蓄电池使用的寿命,大部分的蓄电池与其说是使用坏的,不如说是充放电控制不当被损坏的。
b. 放电与容量的关系
  不同倍率的放电电流蓄电池放出的容量是不一样的,下表以单体蓄电池为例。
  表2:电池放电时的容量和终止电压间关系
放电率/H
电池额定容量的%
放电电流倍数
终止电压(V)
0.5
45
7
1.7
1
55
5.14
1.75
3
75
2.5
1.8
10
100
1.0
1.8
  核对性放电是为了检查电池容量是否正常,一般采用10小时率放电,考虑到安全性,放电深度控制在30~50%为宜,当然,有条件可放电至70~80%,这样更容易暴露电池潜在的问题。并每小时检测一次单体电池电压,通过计算放出电池容量,对照表3电压值,判断电池是否正常。
3:电池放出不同容量的标准电压值(10小时率)
放出容量(%)
支持时间(小时)
单体电池电压(V)
10
1
2.05
20
2
2.04
30
3
2.03
40
4
2.01
50
5
1.99
60
6
1.97
70
7
1.95
80
8
1.93
90
9
1.88
100
10
1.80
放出电池容量计算:
{电流(A)×时间(h)÷电池的额定容量}×100%
  在相应放出容量下,其测出的单体电池电压值应等于或大于表3相应电压值,即电池容量为正常,反之,电池容量不足。这里值得一提的是,在小电流放电条件下形成的硫酸铅,要氧化还原是十分困难的,这是因为在小电流放电下形成的硫酸铅颗粒的尺寸远比大电流放电条件下的尺寸大,就是说在大电流条件下晶体形成的速度要比小电流条件下慢,晶体来不及生长就很快被氧化还原了,因而颗粒比较小。而在小电流条件下,较大的硫酸铅晶体就不容易被还原。若硫酸铅晶体长期得不到清理,必然会影响蓄电池的容量和使用寿命。因此蓄电池运行规程规定了每六个月宜对电池进行一次核对性放电并进行一次均衡性充电。
(3)不均衡性对阀控式蓄电池的影响
  电池板栅不同部位合金成分与结构的分布均有所不同,因而会导致板栅电化学性能的不均衡性,这种不均衡性又会使在浮充和充、放电状态下的电压产生差异,且会随着充、放电的循环往复,使这种差异不断增大,形成所谓的“落后电池(蓄电池失效)”从而使该电池损坏,所以应对电池组每六个月进行均衡性充电。
(4)热失控现象
  由于充电电压和电流控制不当,在充电后期,会出现一种临界状态,即热失控。此时,蓄电池的电流及温度发生积累性的相互增强作用,使电池槽壳变形“鼓肚子”,造成电池报废。严重时会引起电池的爆炸和起火,因此对热失控的问题必须引起高度的重视。
(5)电池失水及预防
  阀控式蓄电池是在“贫液”状态下工作的,其气体复合效率应接近100%。如果浮充电压过高,电解水反应加剧,析气速度加快,失水也必然增加。另外,使用环境温度增高,同样产生失水过程。经过一段时期后,电池会失水而干凅。
四、阀控蓄电池运行注意事项
  (1)在条件允许的情况下,蓄电池室应安装空调设备并将温度控制在22℃~25℃之间。这不仅可延长蓄电池的寿命,而且可使蓄电池有最佳的容量。
  (2)不论在任何情况下,蓄电池的浮充电压不应超过厂家给定的浮充值,并且要根据环境温度变化,随时利用电压调节系数±3mV/℃来调整浮充电压的数值。
  (3)鉴于不均衡性对阀控式蓄电池的影响,应采用浮充电压的下限值进行浮充供电。
     (4)在蓄电池不均衡性较大或在较深度地放电以后,以及在蓄电池运行每六个月,应对电池进行均衡充电。在均衡充电时要注意环境温度的变化,并随环境温度的升高而将均衡电压设定的值降低。环境温度升高1℃,均衡充电的电压值就需降低3mV。
     (5)精心维护,在阀控式电池组投产运行前应认真记录每只单体电池的电压和内阻数据,作为原始资料妥善保存,待每运行半年后,需将运行的数据与原始数据进行比较,如发现异常情况应及时进行处理。
  (6)阀控式蓄电池运行到使用寿命的1/2时,需适当增加测试的频次,尤其是对单体12V的电池增加测试。如果电池内阻突然增加或测量电压有数值不稳(特别是小数点后两位)、总是在变的情况,应立即作为“落后电池”,进行处理。
     (7)定期检查阀控式蓄电池的安全阀,并仔细观察安全阀的周围是否有被喷射的污点,以此确定安全阀是否拧紧或损坏。
 
 
参考文献:
  GB 19638.2-2005 固定型阀控密封式铅酸蓄电池
  GJB3285-1998 铅酸蓄电池通用规范

 

作者:陈月辉 合作媒体:专网通信世界-中国电力通信网 编辑:顾北

 

 

 
 热点技术
普通技术 “5G”,真的来了!牛在哪里?
普通技术 5G,是伪命题吗?
普通技术 云视频会议关键技术浅析
普通技术 运营商语音能力开放集中管理方案分析
普通技术 5G网络商用需要“无忧”心
普通技术 面向5G应运而生的边缘计算
普通技术 简析5G时代四大关键趋势
普通技术 国家网信办就《数据安全管理办法》公开征求意见
普通技术 《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz频段管理规定(
普通技术 中兴通讯混合云解决方案,满足5G多元业务需求
普通技术 大规模MIMO将带来更多无线信道,但也使无线信道易受攻击
普通技术 蜂窝车联网的标准及关键技术及网络架构的研究
普通技术 4G与5G融合组网及互操作技术研究
普通技术 5G中CU-DU架构、设备实现及应用探讨
普通技术 无源光网络承载5G前传信号可行性的研究概述
普通技术 面向5G中传和回传网络承载解决方案
普通技术 数据中心布线系统可靠性探讨
普通技术 家庭互联网终端价值研究
普通技术 鎏信科技CEO刘舟:从连接层构建IoT云生态,聚焦CMP是关键
普通技术 SCEF引入需求分析及部署应用
  版权与免责声明: ① 凡本网注明“合作媒体:通信界”的所有作品,版权均属于通信界,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:通信界”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。 ② 凡本网注明“合作媒体:XXX(非通信界)”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。 ③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一月内进行。
通信视界
华为余承东:Mate30总体销量将会超过两千万部
赵随意:媒体融合需积极求变
普通对话 苗圩:建设新一代信息基础设施 加快制造业数字
普通对话 华为余承东:Mate30总体销量将会超过两千万部
普通对话 赵随意:媒体融合需积极求变
普通对话 韦乐平:5G给光纤、光模块、WDM光器件带来新机
普通对话 安筱鹏:工业互联网——通向知识分工2.0之路
普通对话 库克:苹果不是垄断者
普通对话 华为何刚:挑战越大,成就越大
普通对话 华为董事长梁华:尽管遇到外部压力,5G在商业
普通对话 网易董事局主席丁磊:中国正在引领全球消费趋
普通对话 李彦宏:无人乘用车时代即将到来 智能交通前景
普通对话 中国联通研究院院长张云勇:双轮驱动下,工业
普通对话 “段子手”杨元庆:人工智能金句频出,他能否
普通对话 高通任命克里斯蒂安诺·阿蒙为公司总裁
普通对话 保利威视谢晓昉:深耕视频技术 助力在线教育
普通对话 九州云副总裁李开:帮助客户构建自己的云平台
通信前瞻
杨元庆:中国制造高质量发展的未来是智能制造
对话亚信科技CTO欧阳晔博士:甘为桥梁,携"电
普通对话 杨元庆:中国制造高质量发展的未来是智能制造
普通对话 对话亚信科技CTO欧阳晔博士:甘为桥梁,携"电
普通对话 对话倪光南:“中国芯”突围要发挥综合优势
普通对话 黄宇红:5G给运营商带来新价值
普通对话 雷军:小米所有OLED屏幕手机均已支持息屏显示
普通对话 马云:我挑战失败心服口服,他们才是双11背后
普通对话 2018年大数据产业发展试点示范项目名单出炉 2
普通对话 陈志刚:提速又降费,中国移动的两面精彩
普通对话 专访华为终端何刚:第三代nova已成为争夺全球
普通对话 中国普天陶雄强:物联网等新经济是最大机遇
普通对话 人人车李健:今年发力金融 拓展汽车后市场
普通对话 华为万飚:三代出贵族,PC产品已走在正确道路
普通对话 共享退潮单车入冬 智享单车却走向盈利
普通对话 Achronix发布新品单元块 推动eFPGA升级
普通对话 金柚网COO邱燕:天吴系统2.0真正形成了社保管